用于超低功耗自旋电子学的层状稀磁半导体中的电学自旋翻转电流开关

高效的磁切换是推进自旋电子学发展的基石，特别是对于节能数据存储与存储器件而言。在此，我们报道了在 V 掺杂 WSe2 多层膜（一种范德华（vdW）层状稀磁半导体（DMS））中自旋翻转的电学切换，展示了在室温下的超低功耗切换操作。我们的研究揭示了独特的线性磁阻和抛物线磁阻态，其中电学调制诱导了层间铁磁、亚铁磁和反铁磁构型之间的转变。我们识别出一种非常规的线性磁阻滞后现象，其特征为电驱动自旋翻转/翻转切换，有别于常规的随机网络无序或线性带色散机制。在垂直 vdW 层状 V 掺杂 WSe2 多层膜两端施加电压，可在室温下产生自旋电流，由于强烈的自旋转移矩效应，驱动从铁磁态到反铁磁态的自旋翻转转变。值得注意的是，临界电流密度达到 10-1Acm-2 的超低值，伴随皮瓦级功耗，相较于常规自旋电子器件实现了六个数量级的提升，创下自旋电流密度的最低纪录。这些发现确立了 V 掺杂 WSe2 多层膜器件作为超低功耗自旋电子学的变革性平台，突显了 vdW 层状 DMS 系统在下一代节能自旋电子技术中的潜力。